導(dǎo)語(yǔ)：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中混凝土耐久性設(shè)計(jì)探討一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1混凝土結(jié)構(gòu)耐久性概述

混凝土結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)大大地改善了人們的生活，但是在人們對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)加以使用的過(guò)程中，也常常被一些問(wèn)題所困擾，而其中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性就是一個(gè)較為普遍的問(wèn)題。所謂的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，指的就是混凝土結(jié)構(gòu)在自然環(huán)境、使用環(huán)境以及混凝土材料等多方面因素的作用之下，保持其自身工作能力的一種性能，也可以將其解釋為混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用壽命年限內(nèi)抵抗外界環(huán)境和內(nèi)部所產(chǎn)生的侵蝕破壞作用的能力。在混凝土結(jié)構(gòu)的使用過(guò)程中，結(jié)構(gòu)往往會(huì)出現(xiàn)不同程度的老化，混凝土的碳化、鋼筋的銹蝕等都屬于混凝土結(jié)構(gòu)的老化，這些問(wèn)題的存在會(huì)使得混凝土結(jié)構(gòu)耐久性受到不同程度的影響，而混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性在受到影響之后，可能導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沒(méi)有達(dá)到其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期就不能夠再繼續(xù)使用的情況，既給使用者造成了經(jīng)濟(jì)上的損失，同時(shí)還造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。因此當(dāng)前在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，除了需要考慮強(qiáng)度和剛度等傳統(tǒng)的力學(xué)指標(biāo)之外，還需要對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性加以考慮。

2混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響因素分析

2．1混凝土碳化

所謂的混凝土碳化，是指的水泥中的堿性物質(zhì)和空氣中的二氧化碳發(fā)生了反應(yīng)，使得混凝土的成分、組織及性能發(fā)生改變，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土機(jī)能下降的一個(gè)過(guò)程。在出現(xiàn)了碳化的情況之后，會(huì)使得混凝土的堿度降低，并且還會(huì)導(dǎo)致鋼筋表面的鈍化膜遭到破壞，使得水泥不能夠有效的保護(hù)鋼筋，從而導(dǎo)致鋼筋銹蝕的加快。所以對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)而言，混凝土的抗碳化能力是衡量其結(jié)構(gòu)耐久性的一個(gè)重要指標(biāo)，如果混凝土的抗碳化能力強(qiáng)，那么其結(jié)構(gòu)耐久性就較好，相反，則混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性容易受到碳化的影響。

2．2混凝土堿———集料反應(yīng)

所謂的混凝土堿———集料反應(yīng)，是指的混凝土中的堿與集料中的活性組分之間發(fā)生的破壞性膨脹反應(yīng)，在混凝土中，水泥、外加劑、摻合料和拌合水是其重要組成部分，而在這些材料之中，往往都含有可溶性堿，而這些可溶性堿會(huì)與混凝土空隙中以及集料中能夠與堿發(fā)生反應(yīng)的活性成分相互作用。在混凝土發(fā)生堿———集料反應(yīng)之后，所產(chǎn)生的物質(zhì)為硅膠體，而這些硅膠體在遇到水之后會(huì)發(fā)生膨脹，并且在其膨脹的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生非常大的膨脹壓力，在膨脹壓力的作用之下，混凝土結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生開(kāi)裂，而且這種膨脹的壓力還與集料中活性氧化硅的最不利含量有著非常密切的關(guān)系。

2．3鋼筋的銹蝕

一般來(lái)說(shuō)，在混凝土的孔隙中，往往都會(huì)有大量的氫氧化鈣過(guò)飽和溶液存在，所以說(shuō)使得混凝土呈現(xiàn)出強(qiáng)堿性的特征，而混凝土中的鋼筋在這種強(qiáng)堿性的環(huán)境之中，會(huì)在其表面形成一層較為致密的鈍化薄膜，從而使得鋼筋處于惰性狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生銹蝕，但是當(dāng)二氧化碳以及其它物質(zhì)混凝土孔隙進(jìn)入到內(nèi)部之后，它們?cè)谂c氫氧化鈣發(fā)生反應(yīng)之后，就會(huì)使得混凝土的pH值降低，從而使得混凝土由堿性向中性變化。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)混凝土的pH值低于11.5時(shí)，鋼筋表面的鈍化膜就會(huì)開(kāi)始破壞，不能夠有效地對(duì)鋼筋進(jìn)行保護(hù)，而當(dāng)鈍化膜遭到破壞之后，鋼筋就開(kāi)始出現(xiàn)銹蝕的情況。在鋼筋銹蝕的過(guò)程中氯離子()的存在還會(huì)進(jìn)一步加劇鋼筋的銹蝕，因?yàn)槁入x子是一種鋼筋活化劑，在氯離子作用于鋼筋局部區(qū)域時(shí)，就會(huì)形成大陰極小陽(yáng)極腐蝕，使得鋼筋出現(xiàn)坑蝕的現(xiàn)象。處理氯離子之外，由于二氧化碳所導(dǎo)致的混凝土碳化也會(huì)加劇鋼筋的銹蝕。

3混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3．1明確混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)目標(biāo)

由于當(dāng)前全球都對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題引起足夠的重視，所以在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須要對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)引起足夠的重視，而要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，首先需要對(duì)于耐久性設(shè)計(jì)的目標(biāo)加以明確，也就是要明確結(jié)構(gòu)的預(yù)期使用壽命，同時(shí)還應(yīng)該清楚耐久性失效的標(biāo)準(zhǔn)。要對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，首先需要考慮材料的選擇，混凝土材料也會(huì)對(duì)其耐久性造成較為嚴(yán)重的影響，所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要對(duì)材料進(jìn)行合理的選擇，應(yīng)該根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境、使用年限以及耐久性等級(jí)的相關(guān)要求來(lái)對(duì)混凝土的原材料進(jìn)行選擇，對(duì)于混凝土的配合比進(jìn)行設(shè)計(jì)。如果混凝土結(jié)構(gòu)是處在凍融環(huán)境之中的，則應(yīng)該依據(jù)年平均凍融次數(shù)的不同來(lái)?yè)饺氩煌瑪?shù)量的引氣劑，從而使得混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能夠得到滿足。而如果結(jié)構(gòu)是處在有嚴(yán)重化學(xué)侵蝕作用的環(huán)境之中，對(duì)于結(jié)構(gòu)的受力鋼筋則可以選擇環(huán)氧涂層鋼筋或者是耐腐蝕的合金鋼材，從而避免鋼筋受到化學(xué)侵蝕而出現(xiàn)腐蝕的情況。除了要對(duì)材料的選擇引起重視之外，還應(yīng)該對(duì)于結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)加以優(yōu)化，比如說(shuō)對(duì)于普通混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土，就應(yīng)該根據(jù)具體使用環(huán)境的不同來(lái)選擇不同的混凝土保護(hù)層厚度，同時(shí)還應(yīng)該對(duì)于鋼筋的直徑進(jìn)行合理的選擇，混凝土的表面也應(yīng)該有利于排水。

3．2注重混凝土碳化預(yù)防

要想使得混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性得到有效地提高，必須要對(duì)混凝土的碳化問(wèn)題引起足夠的重視，采取有效的措施避免因?yàn)榛炷撂蓟鴮?dǎo)致結(jié)構(gòu)耐久性降低，前文已經(jīng)對(duì)于混凝土碳化的原因進(jìn)行了分析，可以發(fā)現(xiàn)空氣中二氧化碳的進(jìn)入是導(dǎo)致其出現(xiàn)碳化的一個(gè)重要因素，而要有效的避免二氧化碳進(jìn)入混凝土造成混凝土的碳化，在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的時(shí)候可以采取“涂層封閉”的措施，在混凝土結(jié)構(gòu)的表面涂刷低粘度和滲透能力較強(qiáng)的涂層材料，在混凝土的表層形成一個(gè)保護(hù)層，而且這些材料還可以滲入到混凝土內(nèi)部，對(duì)于混凝土中一些細(xì)小的孔隙進(jìn)行封堵。通過(guò)涂層封閉處理之后，能夠有效地避免二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入到混凝土之中，從而減緩了混凝土的碳化。通過(guò)這種方式不僅僅能夠?qū)τ诨炷撂蓟右灶A(yù)防和處理，而且還可以減少凍融對(duì)于混凝土所造成的破壞。對(duì)于碳化問(wèn)題進(jìn)行有效的控制，能夠使得混凝土結(jié)構(gòu)耐久性得到一定程度的提高。

3．3鋼筋銹蝕防護(hù)策略

當(dāng)前阻銹劑是應(yīng)用得較為廣泛的一種防止鋼筋銹蝕的方式，阻銹劑實(shí)質(zhì)上是一種化學(xué)合成物，將其應(yīng)用在混凝土結(jié)構(gòu)之中，能夠起到加好的阻止或者緩解內(nèi)部鋼筋銹蝕的效果，阻銹劑不僅僅能夠?qū)τ阡摻钿P蝕進(jìn)行預(yù)防，同時(shí)即使在鋼筋發(fā)生了銹蝕之后，仍然可以對(duì)其進(jìn)行阻止，因?yàn)槠淇梢詤⑴c鋼筋的銹蝕過(guò)程。常用的阻銹劑大致可以分為吸附型阻銹劑、鈍化劑、鈍化促進(jìn)阻銹劑和罩面形成型阻銹劑。除了阻銹劑之外，還可以通過(guò)電化學(xué)的方式來(lái)對(duì)鋼筋銹蝕加以防護(hù)，混凝土的碳化以及氯離子的侵入都會(huì)使得鋼筋保護(hù)層遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致鋼筋出現(xiàn)銹蝕，而且這種銹蝕往往都是局部銹蝕，如果不對(duì)其進(jìn)行有效的處理，則可能導(dǎo)致銹蝕情況的進(jìn)一步加劇。此時(shí)可以應(yīng)用電化學(xué)技術(shù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行處理，工程中常用的電化學(xué)技術(shù)包括陰極保護(hù)、電化學(xué)脫氯和電化學(xué)再堿化三種，這三種方式的原理和操作方法都大致相似，主要就是通過(guò)在外部呈陽(yáng)極的導(dǎo)體上施加一個(gè)直流電流通過(guò)混凝土，這樣就能夠使得混凝土中的鋼筋具有電化學(xué)電池陽(yáng)極的作用，進(jìn)而通過(guò)一系列的電化學(xué)反應(yīng)來(lái)對(duì)鋼筋銹蝕進(jìn)行處理。

4結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)建筑業(yè)的不斷發(fā)展，混凝土結(jié)構(gòu)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如何有效提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性也成為了許多人關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題，本文對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的相關(guān)概念進(jìn)行了一定的闡述，并且針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題產(chǎn)生的原因進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，最后提出了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)估以及改善混凝土結(jié)構(gòu)耐久性劣化現(xiàn)象的方法，以期通過(guò)本研究來(lái)加深人們對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的認(rèn)識(shí)，改善我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀。

作者:潘春帆 劉家海 單位:四川福宇鴻圣建筑設(shè)計(jì)有限公司

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